乙烯裝置在高負荷運轉下的技術優化

邵巖

摘 要：作為石油化工領域的核心產業，乙烯被稱為“工業血液”，其價值和地位不言而喻，目前各大煉化一體化企業，均將“減少油品產量，加大化工投入”作為生產運行的核心;在化工生產工藝中，乙烯工藝技術的探索實踐一直是化工領域的重要課題，那么如何提升乙烯，丙烯的收率，降低所需能源消耗，也一直是企業在生產過程中的注重點和研究點，現就SW乙烯工藝技術，150t/a乙烯裝置在105%高負荷狀態下的生產技術優化進行說明和闡述。

關鍵詞：乙烯技術;優化生產;技術措施

1 裂解單元的節能優化

乙烯裝置的能源消耗，以裂解單元最大，從日常數據分析上看，約占裝置總能耗的45%，那么乙烯裝置的節能優化工作，必須要從裂解單元開始。

1.1 優化裂解爐原料

裂解原料的性質，很大程度上影響乙烯裝置的總能耗及乙烯，丙烯的收率，通常用PONA含量來判斷，P代表烷烴正構烷烴，其含量高，越有利于生成乙烯，異構烷烴含量高，則有利于生成丙烯，而在正構烷烴中，碳鏈越短（C≥2），則相對裂解生產出的乙烯收率越高，即乙烷>丙烷>正丁烷>正戊己烷;O代表烯烴，烯烴在裂解過程中，容易成焦，降低裂解爐的運行周期，所以在裂解原料中烯烴的含量越少越好;N代表環烷烴，其裂解生成乙烯、丙烯的收率不如鏈烷烴高;A代表芳烴，有較穩定的六邊形芳環結構，不易斷鏈，在高溫下芳烴能發生多種化學反應，生成重芳烴、多環或稠環芳烴，不利于提高乙烯，丙烯收率。那么由上訴分析，則可以清晰的選擇裂解原料，具體選擇如表1：

裂解原料的選擇不僅影響乙烯裝置的整體能耗，更重要的是影響乙烯，丙烯的收率，對于煉化一體化企業來講，合理的選擇上游原料事非常關鍵的;那么在現有裂解原料供給的基礎上，通過以上敘述，在優化上游裝置，提高產能的基礎上，調研液化氣市場行情，進而進行如下生產調整和相關技改，首先新增上游煉化公司輕烴回收裝置的丙烷產品至乙烯裝置流程，增加裂解丙烷原料的供應量，其次通過采買裂解正丁烷原料，增加正丁烷供給量，此舉是進一步優質化，輕質化乙烯裂解原料，提升乙烯，丙烯收率，增加生產效益。

1.2 優化裂解爐原料

干氣回收（ROG）的綜合利用：煉化干氣中，有較多組分的輕烴，如果直接作為燃料，利用價值較低，因此可通過ROG回收單元，對干氣中的C2組分，C3C4組分，C5組分進行回收，二次裂解加工，但這里主要闡述一下C5組分，經ROG脫丁烷塔分離后，C5組分中烷烴的含量僅為25%wt，芳烴達到16%wt，所以分離出的這部分C5組分是非理想的裂解原料，因此通過技術優化，直接將這部分C5組分物料送至罐區，同時增加其他優質裂解原料的進料量，以保證供需平衡，增加乙烯，丙烯收率。

1.3 急冷水的節能技術優化

在原料裂解的過程中，伴隨DMDS（二甲基二硫）的注入，DMDS起到保護爐管，控制CO的生成的作用，同時保持C2加氫反應器入口CO的含量在600至700ppmvol，是保障C2加氫催化劑平穩運轉的重要指標，特別是在乙烯裝置高負荷運轉時，為保證生產平穩運行，C2加氫反應器不漏炔，DMDS的注入量也要相應提升，但伴隨著CO指標的穩定，急冷水的pH值也要進行相應調整，因急冷水的品質，不僅影響生產工藝的操作，同時也影響DS品質和設備運轉周期，因此要急冷水的pH值需要嚴格把控，pH過低，設備腐蝕加大，影響生產運轉周期，DS品質降低;pH過高，容易造成急冷水的乳化，造成生產操作波動，急冷效果差，DS品質降低，所以有效控制急冷水pH值是急冷工段的重要操作之一，SW工藝流程中，注堿位置僅設立一處（見圖1），因急冷水的循環控制流量達5900t/h，而DS發生工藝水控制流量僅為260t/h，兩者的量級差距較大，在DMDS注入量發生變化時，僅單處注堿，反映出pH值控制與實際操作鏈接存在差異，調節控制難度較大，又因為控制手法較為單一，DS蒸汽品質始終受影響，那么通過相應的技術改造優化，將一段注堿方式改為兩段注堿，分級且有效控制DS發生工藝水的pH值和循環急冷水的pH值，起到穩定裝置連續生產的作用，同時（下轉第79頁）（上接第77頁）也減少了新鮮鍋爐給水的補給量，減少能源，三劑的過度消耗，降低排污環保成本。

2 分離節能技術優化

分離單元是將混合裂解氣中各組分進行分離，最終精餾得到聚合級乙烯，聚合級丙烯的重要操作單元，同時分離單元又以深冷區操作控制為核心，下面對分離單元的技術優化進行闡述和說明。

乙烯塔凍堵，增加備用二級干燥器。在乙烯裝置高負荷運行狀態時，通過二級干燥器的流量為510至540t/h，高于457t/h的設計流量指標，在二級干燥器再生時，存在部分游離水進入中冷區的情況，但由于分離冷區各分離系統的操作壓力，溫度存在差異，最終的凍堵區域，基本上在乙烯塔工況上顯現，反映出塔壓差增大，乙烷中乙烯含量提升等，雖可通過注入甲醇，加大回流量等操作消除凍堵，但耗費時間長，不確定性大，乙烯產量受限，損失加大等，而甲醇雖可以在多個低點進行排放，但仍有部分隨循環乙烷返回裂解爐，造成裂解氣CO，CO2含量升高，丙烯產品中甲醇含量升高等，給乙烯及下游裝置的穩定操作帶來極大不便，那么在高負荷運轉狀態下，控制好裂解氣中游離水含量非常關鍵，所以在原有設計基礎上，另行增加1臺二級干燥器，防止在高負荷運行狀態下，再生二級干燥器期間無備用干燥器使用，造成游離水進入深冷區，乙烯塔凍堵。

另外在深冷分離區，冷量的合理應用至關重要，為節約冷量，適當減少甲烷作為燃料氣的外送量，增加循環甲烷返回裂解氣壓縮機的流程，保障整體生產過程中冷量的供應;通過技術優化，新增膨脹機后氣液分離罐液相出料至裂解氣壓縮機二段吸入罐流程，其一是在裝置高負荷運行狀態下，在氣液分離罐背壓較高時，循環甲烷的正常送出，其二是提升循環甲烷返回量，保證系統冷量供給的穩定，同時降低乙烯機，丙烯機高負載頻次，其三進一步降低甲烷中的乙烯含量，實現增產。